氨綸紡絲液的先進(jìn)制造工藝

彈性纖維，美國俗稱(chēng)“Spandex”，西歐統稱(chēng)“Elastance”。O.Bayer和H.Rinke通過(guò)對異氰酸酯和聚乙二醇加成反應發(fā)明了這種高彈纖維，其中異氰酸酯是硬段，聚乙二醇是軟段。由于大多數嵌段攻聚酯-氨基甲酸酯的熱不穩定性，現在超過(guò)80%的彈性纖維是通過(guò)溶液紡絲制造的。應用較廣的干法紡絲中，嵌段共聚物溶解在二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基酰胺（DMA）中，形成紡絲液。用齒輪泵輸送紡絲液經(jīng)過(guò)濾器到很多毛細管的紡絲頭。在紡絲甬道中，溶劑蒸發(fā)使得微細的單絲（0.5-2 dtex）固化，在單絲*固化之前是呈熔融狀的，借助于假捻工藝相互粘合形成絲束，卷繞其速度是200-100m/min。

1 紡絲液的過(guò)濾

由于異氰酸酯復雜的化學(xué)性能和反應性能，對有效紡絲極重要的是避免紡絲液的不均勻性，尤其是軟顆?；蚰z這類(lèi)問(wèn)題。故除了紡絲液的有效性，從單絲的細度來(lái)看，在紡絲液進(jìn)入紡絲頭之前，過(guò)濾由于制造過(guò)程引起的雜質(zhì)是非常重要的。由于紡絲液的熱不穩定性和反應性，下面的要求很關(guān)鍵：

-由于流動(dòng)停滯會(huì )導致物料交聯(lián)，過(guò)濾系統內部必須無(wú)任何死角。

-紡絲液在過(guò)濾器中的停留時(shí)間必須保持短

-過(guò)濾介質(zhì)的切變速率一定不可以引起紡絲液溫度的升高，否則會(huì )引起化學(xué)反應，物料交聯(lián)終導致紡絲出現很多問(wèn)題

-過(guò)濾器應阻擋住所有硬的或者軟的凝膠顆粒，這些顆粒會(huì )阻塞噴絲毛細管。通常過(guò)濾細度在5-15um之間時(shí)，結果/好。

-經(jīng)驗表明過(guò)濾器間的壓降應在2-5MPa之間（但要保持穩定）

-為確保恒定紡絲工藝，過(guò)濾器的壓降應保持決定恒定，壓降波動(dòng)大于0.5MPa時(shí)會(huì )導致紡絲液的質(zhì)量變化。

-由于紡絲液腔內應*是惰性的，以防止紡絲液接觸空氣或者濕氣引起的質(zhì)量變化

-如果過(guò)濾介質(zhì)（所謂的臟濾餅）帶來(lái)的顆粒在紡絲液中保留的時(shí)間太長(cháng)，可能會(huì )發(fā)生化學(xué)反應，終導致紡絲液變化。特別是這些顆?？赡軙?huì )熔融到一起并且產(chǎn)生新的顆粒。故如果臟濾餅的滯留時(shí)間能降低到?。?lt;2h）對紡液非常有利。

旋轉過(guò)濾系統RSFgenius*考慮到了紡絲液過(guò)濾的上述各個(gè)方面，更多是應用在近開(kāi)發(fā)的彈性聚氨酯無(wú)溶劑紡絲，該系統是由德國Genuss開(kāi)發(fā)的。

在彈性纖維過(guò)濾上，Gneuss公司的優(yōu)勢是有著(zhù)20多年的經(jīng)驗和很多與纖維制造商合作開(kāi)發(fā)的實(shí)例。目前系統早已投入連續運轉，線(xiàn)密度降低到3um（圖2）。公司可提供完整的全自動(dòng)過(guò)濾系統，包括過(guò)濾原件，保證紡絲液非常純凈，并且相應改進(jìn)了生產(chǎn)工藝及提高了終產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品成本的降低也在以上保證之內。

2.RSFgenius過(guò)濾系統

RSFgenius有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

-全自動(dòng)操作

-恒壓操作（±0.15 MPa）

-過(guò)濾腔體和自清潔系統無(wú)紡絲液死角或可滯留的區域

-過(guò)濾介質(zhì)可使用70-150次（全自動(dòng)順序分段高壓字清潔），過(guò)濾原件壽命4-6月

-過(guò)濾細度3-15um

-*恒定的工藝操作，即使在更換過(guò)濾元件時(shí)

-過(guò)濾原件自動(dòng)自清潔中紡絲液<0.02%

-過(guò)濾系統停留或靜止時(shí)間<2 min

-臟濾餅停留時(shí)間<2h

-*封閉式設計，紡絲液與空氣、濕氣不接觸

3.設計

旋轉盤(pán)和過(guò)濾元件的環(huán)置于兩個(gè)座套之間并被*封閉。開(kāi)門(mén)后替換過(guò)濾元件，過(guò)濾元件完成更換的關(guān)門(mén)，同時(shí)立刻密封。更換濾網(wǎng)不影響上述操作。RSFgenius的模具設計可使少數磨損部件（如軸套等）在不停止紡絲液輸送的情況下替換，從而保證科持續操作數年（圖3）

4.RSFgenius – 運送方式

旋轉盤(pán)通過(guò)液壓傳動(dòng)系統多級旋轉，轉換位置的速率由時(shí)間和壓力決定，故由于臟濾餅的逐漸形成，壓力出現異常增加，旋轉盤(pán)將自動(dòng)調整轉位速度以保持壓力恒定，但需要卸下臟濾餅。有效的過(guò)濾區域保持不變。在過(guò)濾元件回復到紡絲液流前不久，借助于一個(gè)已獲得專(zhuān)/利的沖洗柱塞利用經(jīng)過(guò)過(guò)濾的紡絲液進(jìn)行自動(dòng)清洗（圖4）

5.結論

通過(guò)全自動(dòng)恒壓操作及盡可能短的紡絲液停留時(shí)間，紡絲液質(zhì)量顯著(zhù)提高且穩定，因此斷頭率可降低40%-80%，紡絲組件過(guò)濾器的壽命也得以延長(cháng)。更重要的因素是由于過(guò)濾元件可重復使用（70-150次），操作費用可以降低很多（圖5）。免除了傳統過(guò)濾系統的拆卸和過(guò)濾元件的清洗工作，這些對環(huán)境和人的身體健康有害。

使用傳統過(guò)濾系統進(jìn)行更精細的過(guò)濾則會(huì )造成操作費用大大增加，而是用RSFgenius相關(guān)的費用如過(guò)濾元件費用，清潔系統和過(guò)濾系統*相同，這就有可能大大地節省費用。

RSF過(guò)濾系統可用在有效過(guò)濾面積達3000cm2的不同大小的場(chǎng)合，過(guò)濾面積變化率大為1.5m2/h。生產(chǎn)能力約為1.5t/h，以決于紡絲液的粘度和過(guò)濾的精度。